浅析船舶柴油机主要机械故障诊断和排除

学术论文 2017-07-11 09:52:15
    随着船舶机械制造技术的发展,船舶柴油机的制造技术已经取得了长足的进步,各种监控设备及安全保障系统越来越成熟。但柴油机结构复杂,影响柴油机运行工况的因素非常多,在运行过程中难免会产生各种机械故障。如何快速分析和排除机械故障是本文研究的重点。
    1 对船舶柴油机故障分析
    1.1 故障类型的分类
    船舶柴油机故障形式有多种,将其进行分类,可以分为三个类型:(1)结构性原因。这一类型的原因主要包括设计以及选材的不合理,导致船舶柴油机出现故障。容易因选材出现故障的如高压油管、喷油器、曲轴轴瓦、排气阀和控制系统中的多位多通阀阀芯等。(2)工艺性原因。任何一道安装工艺或步骤都有严格的要求,安装误差范围严格执行,做到精益求精。如果基本的工艺要求不能达到,自然生产出来就已经存在了缺陷,在运行过程中缺陷会逐渐被放大,最终导致柴油机出现故障甚至损坏。(3)管理原因。在实际的操作中,操作者违反操作规程或疏于进行日常维护保养,导致主机运行工况逐渐恶化,最终导致柴油机损坏。
    1.2 船舶柴油机在故障发生的预兆分析
    在船舶柴油机在故障发生之前,一般会有一定的预兆。首先,会出现各种压力、温度偏离正常值;其次,柴油机的性能所下降,比如柴油机在额定转速下,排温逐渐升高、油耗增加、排烟管冒黑烟、出现异常振动或噪音等;最后,操作性能方面,如启动压缩空气消耗量增加、倒车换向不及时、转速不稳定、柴油机无法启动或单缸不发火等现象;另外,出现漏油漏水现象,如柴油机曲轴箱中的润滑油液面出现升高或滑油出现乳化现象。排烟管冒白烟等。各种不正常想象都预示着机器可能或者已经出现故障,如果不及时查明原因,可能导致更加严重的故障发生。
    2 船舶柴油机机械故障诊断方法
    2.1 对设备运行工况进行监测
    现代的船舶柴油机安全运行的监控系统已经相当自动化,基本都配备有机舱检测系统及主机遥控系统。机舱检测报警系统可以将影响主机运行的各种性能参数集中的反馈到集控中心。如出现异常情况,系统将会自动报警。但实际运行中,经常会出现误报警或出现异常情况而不报警的情况。所以运行管理重点需要保障各种检测设备及传感器处于正常工作状态,定时对各类传感器进行维护保养。另外除了自动检测报警系统外,主机机旁还有一套机械式仪表系统,机械式仪表工作相对稳定直观,不易发生故障。在日常运行管理的过程中,需要经常核对机旁与自动监控系统的参数是否一致,发现误差较大时,需要及时消除,否则可能会造成误判,延误处理故障的时机,造成不可逆转的损坏。
    2.2 故障诊断方法分析
    2.2.1 观察法。有些较早的主机,没有配备检测报警系统,我们可以通过观察法对主机进行监控。各种不正常的现象都可以反馈出柴油机的运行状态。柴油机正常的排烟是浅灰色的,如果发现冒黑烟,可能预示喷油器雾化不良或者喷油定时滞后;冒白烟说明排烟中含有大量的水分,可能是气缸漏水;如果发现冒蓝烟可能是刮油环磨损超标无法起到刮油作用导致较多滑油进入气缸。我们可以通过观察各种现象,基本可以判断出故障发生的原因和发生的部位,及时排除故障。
    2.2.2 听诊法。通过对柴油机运行过程中各个部位的声音判断机器是否处于正常状态。通常情况下,不同部位的异响都可以判断出故障的原因。如当排气阀出现异常敲击声,则表明排气阀活塞可能出现故障,不能保证及时关闭;当气缸出现异常敲击声时,可能是柴油机的喷油定时太提前,爆压过高所致;柴油机启动时,缸头听到漏气的声音,且该缸启动不发火,表明气缸启动阀阀芯卡死无法关闭导致漏气,压缩时达不到点火温度导致气缸不发火。
    2.2.3 触摸以及嗅闻法。柴油机各部位的温度可以直接反馈出其工作状态,大部分监控点都有温度表可以直接读数。但有些地方并没有安装温度表,我们就可以直接用触摸法来判断,如启动空气管、曲拐箱导门盖等位置均可直接触摸,判断是否存在温度超高情况。也可以通过嗅闻法,漏油、局部烧焦等均会发出刺鼻的味道。这种方法也比较直观和快速发现故障。
    2.2.4 测试和化验。可通过PH或化学方法检测冷却水的硬度,如发现异常及时更换冷却水或添加水处理剂。另外还可以通过光谱分析法检测滑油的金属颗粒含量、大小及类别来判断主机内部的磨损情况及磨损部位。如颗粒度超标可能是自清滤器滤网是否存在缺陷或填料、活塞环出现泄漏的情况;如发现合金粉末则表明轴承轴瓦出现异常磨损。通过检测化验法可以科学准确判断出柴油机的各系统的运行状态。
    3 船舶柴油机典型故障的排除
    3.1 主机启动困难
    3.1.1 启动压缩空气压力不足,达不到发货转速。需要检查启动空气系统是否有漏气;或者排气阀漏气,当压缩空气进入气缸,在压缩冲程中环节,压缩空气从排气阀泄漏,导致压缩温度达不到油雾燃点。我们可以通过研磨或机加工的方式恢复排氣阀与阀座良好的接触面。
    3.1.2 燃油系统故障。主要有喷油器堵塞或雾化不良、高压油泵齿条卡死在停油的位置或高压油泵柱塞咬死在上止点位置。我们可以通过拆检清洁柱塞、针阀偶件,发现损伤,及时更换。
    3.2 柴油机运行气缸出现异常敲击声音
    柴油机运行过程中出现异常敲击声主要的原因有两种,一是缸内运动部件松动、间隙超标等原因,造成零部件间的相互撞击;另一种是燃烧故障造成的敲缸,如喷油定时过早、喷油器雾化不良或漏油导致燃烧滞后而产生的敲缸。由于以上两种敲击声产生的机理不同,可通听诊法,并结合相关参数来判断,或者通过排除法按故障发生的可能性从高到低逐项拆检排除,直至发现问题所在。发现松动零部件的,需按扭力要求重新上紧,如是燃烧方面的原因,需检查喷油提前角是否符合要求、检查雾化器的喷油效果及雾化器的密封状态,如发现问题,及时调整或更换备件。
    3.3 柴油机排气温度过高
    柴油机排烟高主要有两种情况:喷油器雾化不良或漏油,导致燃烧滞后;扫气箱扫气压力低或者扫气温度过高,可能是空冷器空气端堵塞造成压力低或者冷却水端结垢,冷却效果不佳导致扫气温度偏高;增压器效率低。可能是增压器叶轮积垢或叶轮损伤,导致压气效率减低。我们可以通过定期拆检清洁相关部件,保证各零部件处于最佳工作状态。
    3.4 增压器震动
    增压器喘振主要原因是进气道和出气堵塞、主机启动或停车时压气机进气压力大幅波动导致。喘振的表现形式是间歇式的。另外一种是强烈持续的振动,主要是增压器由于叶片损伤或轴承异常磨损等原因造成运动部件动平衡遭到破坏而产生的剧烈振动。为避免或排除以上故障,要求管理人员做好增压器内部清洁保养工作,对运动部件定期检查并测量相关参数,发现异常,及时处理或更换备件。
    4 结束语
    总之,船舶柴油机在运行中存在诸多问题,通过观察法、听诊法、触摸以及嗅闻法以及测试和化验,再结合相关科学手段,对船舶柴油机主要机械故障诊断是必不可少的,找准船舶柴油机的主要机械故障的原因,才能有根据的将故障做到预防以及排除。
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